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类KBe_2BO_3F_2结构硼酸盐深紫外非线性光学材料的研究进展

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物理学报 2019年第2期68卷 7-22页

作者：盖敏强王颖潘世烈中国科学院新疆理化技术研究所中国科学院特殊环境功能材料与器件重点实验室新疆电子信息材料与器件重点实验室乌鲁木齐830011 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

利用非线性光学(NLO)晶体材料和变频技术,可以把波长范围有限的激光光源扩展到紫外、深紫外区,这已成为深紫外光源的热点研究方向.然而,目前限制深紫外全固态激光器发展和应用的关键问题是缺乏能够在该波段进行频率转换并且产业化应用的... 详细信息

利用非线性光学(NLO)晶体材料和变频技术,可以把波长范围有限的激光光源扩展到紫外、深紫外区,这已成为深紫外光源的热点研究方向.然而,目前限制深紫外全固态激光器发展和应用的关键问题是缺乏能够在该波段进行频率转换并且产业化应用的NLO晶体材料.因此,该领域的各国科学家都在积极探索并发展新一代的深紫外NLO晶体材料.目前仅有KBe_2BO_3F_2 (KBBF)晶体能够实现Nd:YAG的直接六倍频深紫外激光(波长为177.3 nm)输出.然而, KBBF晶体存在严重的层状生长习性,并且其原料氧化铍有剧毒,从而极大地制约了其商业化生产和应用进程.根据阴离子基团理论,以BO_3基团为基本结构单元形成的类[Be_2BO_3F]层状结构特征仍然是目前最有利于产生深紫外谐波的适宜结构之一,因此,基于KBBF层状结构进行分子工程设计,并开发类KBBF结构的硼酸盐可能是探索新材料的优选策略.本文通过回顾类KBBF结构硼酸盐深紫外NLO晶体的发展历程,系统梳理该类晶体材料层状结构特点、不同层间连接方式和光学性能,分析限制深紫外NLO晶体发展的主要因素,讨论目前发展类KBBF结构硼酸盐深紫外NLO晶体材料的主要矛盾和解决策略,以期对未来新材料的创新探索提供借鉴.

关键词：深紫外非线性光学晶体 KBe2BO3F2 倍频效应

深紫外非线性光学晶体材料:发展趋势和创新探索

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科学通报 2018年第11期63卷 998-1011页

作者：盖敏强王颖潘世烈中国科学院新疆理化技术研究所新疆电子信息材料与器件重点实验室中国科学院特殊环境功能材料与器件重点实验室乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049

随着全固态激光技术在光通讯、光加工和光存储等领域的发展,深紫外非线性光学晶体材料成为目前国内外的研究热点.深紫外(λ<200 nm)非线性光学(NLO)晶体是获得全固态深紫外激光的必不可少的材料.目前仅有KBe_2BO_3F_2(KBBF)晶体能够实现... 详细信息

随着全固态激光技术在光通讯、光加工和光存储等领域的发展,深紫外非线性光学晶体材料成为目前国内外的研究热点.深紫外(λ<200 nm)非线性光学(NLO)晶体是获得全固态深紫外激光的必不可少的材料.目前仅有KBe_2BO_3F_2(KBBF)晶体能够实现Nd:YAG的直接六倍频深紫外激光(波长=177.3 nm)输出.然而,KBBF晶体存在难以克服的本征缺陷,如原料氧化铍有剧毒、晶体存在严重的层状生长习性,从而极大地制约了其商业化生产和应用进程.因此,世界各国科研机构都在积极探索发展新一代的深紫外NLO晶体材料.本文通过回顾深紫外NLO晶体的发展历程,总结近十年来该领域新材料的发展趋势,重点分析限制深紫外NLO晶体发展的主要因素,讨论目前发展深紫外NLO晶体材料的主要矛盾和解决策略,以期对未来新材料的创新探索提供借鉴.

关键词：深紫外 NLO晶体 KBBF 倍频效应

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新型深紫外非线性光学晶体研究进展(特邀)

激光与光电子学进展 2024年第1期61卷 327-335页

作者：潘世烈张方方中国科学院新疆理化技术研究所晶体材料研究中心新疆功能晶体材料重点实验室新疆乌鲁木齐830011

深紫外非线性光学晶体通过非线性光学效应改变激光频率,输出波长短于200 nm的深紫外激光,是全固态深紫外激光源的核心材料,在深紫外激光光刻、半导体芯片缺陷检测、高端科研装备等领域有重要的应用价值。近年来,新型深紫外非线性光学晶... 详细信息

深紫外非线性光学晶体通过非线性光学效应改变激光频率,输出波长短于200 nm的深紫外激光,是全固态深紫外激光源的核心材料,在深紫外激光光刻、半导体芯片缺陷检测、高端科研装备等领域有重要的应用价值。近年来,新型深紫外非线性光学晶体材料的研究取得了系列进展,涌现出若干具有应用前景的候选材料。本文着重介绍基于实验测得的折射率,相位匹配波长达到深紫外区的晶体材料,综述其在材料设计、晶体制备、基本性能和结构-性能关系等方面的研究进展,探讨了实用化深紫外非线性光学晶体材料的发展趋势。

关键词：深紫外非线性光学晶体材料设计晶体制备结构-性能关系

Li2BaSiSe4:一种具有显著二次倍频效应的新型复合金属硒化物

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科学通报 2019年第16期64卷 1671-1678页

作者：李广卯武奎潘世烈中国科学院新疆理化技术研究所中国科学院特殊环境功能材料与器件重点实验室电子信息材料与器件重点实验室

红外激光变频技术急需新型的具有优良性能的非线性光学晶体,但获得能够实现大倍频和高激光损伤阈值平衡的新型红外非线性光学晶体依然是巨大的挑战,进一步的工作仍是科研工作者的研究热点.本文通过高温溶液法将高正电性的碱金属锂,碱土... 详细信息

红外激光变频技术急需新型的具有优良性能的非线性光学晶体,但获得能够实现大倍频和高激光损伤阈值平衡的新型红外非线性光学晶体依然是巨大的挑战,进一步的工作仍是科研工作者的研究热点.本文通过高温溶液法将高正电性的碱金属锂,碱土金属钡以及无机半导体硅与硒熔合高温反应得到了一种新型红外非线性光学晶体Li2Ba Si Se4,并获得了其光学性质的实验数据.经过漫反射数据转化得到的光学带隙实验值为2.47e V,2.09μm光源下的倍频效应与商业化使用的AgGaS2相当,约为KH2PO4(KDP)的30倍.第一性原理计算还分析了它的能带结构、态密度分布等.

关键词：红外非线性倍频效应晶体

LiAlS_(2):一种具有超宽带隙和高激光损伤阈值的潜在红外频率转换材料

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Science China Materials 2023年第3期66卷 1189-1196页

作者：李广卯杨志华潘世烈 Research Center for Crystal Materials CAS Key Laboratory of Functional Materials and Devices for Special EnvironmentsXinjiang Technical Institute of Physics&ChemistryCASUrumqi 830011China Institution Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering University of Chinese Academy of SciencesBeijing 100049China

具有宽带隙、高激光损伤阈值和无双光子吸收的红外非线性光学晶体材料在民用和军事领域具有许多重要应用.本工作通过系统的实验表征和全面的第一性原理研究了LiAlS_(2)晶体的综合光学性质.结果表明,LiAlS_(2)是一致熔融的晶体材料,在2.0... 详细信息

具有宽带隙、高激光损伤阈值和无双光子吸收的红外非线性光学晶体材料在民用和军事领域具有许多重要应用.本工作通过系统的实验表征和全面的第一性原理研究了LiAlS_(2)晶体的综合光学性质.结果表明,LiAlS_(2)是一致熔融的晶体材料,在2.09μm光源下能够实现Ⅰ类相位匹配,倍频效应(SHG)和有效SHG系数均为AgGaS_(2)的0.2倍;LiAlS_(2)具有目前红外非线性光学晶体材料中最宽的光学带隙,为5.13 eV,激光诱导损伤阈值约为AgGaS_(2)的28倍.此外,对其折射率色散关系的研究发现,LiAlS_(2)为正双轴晶体,最短相位匹配波长为1.98μm;结构-性能关系分析表明[AlS_(4)]四面体决定了其光学带隙,同时是材料SHG响应的主要贡献来源.以上结果表明,LiAlS_(2)是一种潜在的能够在高能激光系统中应用的红外非线性光学材料.

关键词：频率转换激光诱导损伤阈值倍频效应激光损伤阈值相位匹配双光子吸收晶体材料双轴晶体

Na_3La_2(BO_3)_3的晶体结构(英文)

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人工晶体学报 2004年第4期33卷 490-495页

作者：张国春李云阁傅佩珍潘世烈常峰吴以成中国科学院理化技术研究所北京人工晶体研究与发展中心北京100080

以Na2 CO3 H3 BO3 NaF为助熔剂 ,使用顶部籽晶法生长出Na3 La2 (BO3 ) 3 透明单晶。测定了Na3 La2 (BO3 ) 3 的晶体结构 ,该晶体属正交晶系 ,空间群 :Amm2 (No .38) ,晶胞参数为a =0 .5 15 80 (10 )nm ,b =1.135 0 (2 )nm ,c =0 .732 ... 详细信息

以Na2 CO3 H3 BO3 NaF为助熔剂 ,使用顶部籽晶法生长出Na3 La2 (BO3 ) 3 透明单晶。测定了Na3 La2 (BO3 ) 3 的晶体结构 ,该晶体属正交晶系 ,空间群 :Amm2 (No .38) ,晶胞参数为a =0 .5 15 80 (10 )nm ,b =1.135 0 (2 )nm ,c =0 .732 30(15 )nm ,α=β=γ =90° ,V =0 .4 2 871(15 )nm3 ,密度 :4 .0 5 3g/cm3 。晶体结构中的硼氧基团是平面的BO3 基团 ,BO3 基团相互独立 ,且与Na(1)O6、Na(2 )O8、Na(3)O6和La(1)O9配位多面体连结形成三维网络骨架结构。讨论了Na3 La2(BO3 ) 3 的晶体结构与倍频效应的关系。

关键词： Na2CO3-H3BO3-NaF 助熔剂 Na3La2(BO3)3 晶体结构倍频效应碳酸钠硼酸氟化钠

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新型非线性光学晶体设计及预测研究进展

人工晶体学报 2019年第7期48卷 1173-1189页

作者：杨志华潘世烈中国科学院新疆理化技术研究所中国科学院特殊环境功能材料与器件重点实验室

非线性光学晶体材料作为激光技术及光电子技术核心材料之一,在激光存储、激光通信、激光制导、激光惯性约束核聚变等领域具有重要的应用。随着计算机技术快速发展,材料设计和预测日益成为“自上而下”靶向性新材料研发的一种辅助手段。... 详细信息

非线性光学晶体材料作为激光技术及光电子技术核心材料之一,在激光存储、激光通信、激光制导、激光惯性约束核聚变等领域具有重要的应用。随着计算机技术快速发展,材料设计和预测日益成为“自上而下”靶向性新材料研发的一种辅助手段。本文介绍了我们团队近年来在无机非线性光学晶体材料中,关于倍频效应和双折射率的分析方法、材料设计以及结构预测等方面的研究进展。

关键词：非线性光学晶体材料设计结构预测倍频效应双折射率

硼磷酸盐晶体BaBPO_5的非线性光学系数研究(英文)

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人工晶体学报 2007年第5期36卷 985-990页

作者：王西安傅佩珍潘世烈朱镛中国科学院理化技术研究所

用Maker条纹方法测量了硼磷酸盐晶体BaBPO5的非线性光学系数d11(BaBPO5) =(0.439±0.002)d36(KH2PO4),d12(BaBPO5) =(0.425±0.008)d36(KH2PO4),相应的相干长度为:l11=16.985±0.301μm,l12=16.972±0.304μm。确定了非线性光学系数的... 详细信息

关键词：硼磷酸盐晶体 BaBPO5 非线性光学系数 Maker条纹方法激光损伤阈值

非线性光学晶体BaBPO_5的生长、结构研究

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人工晶体学报 2003年第4期32卷 281-285页

作者：潘世烈吴以成傅佩珍张国春杜晨霞陈创天中国科学院理化技术研究所北京人工晶体研究发展中心北京100080 郑州大学化学系郑州450052

本文采用顶部籽晶高温溶液法 ,以Li4P2 O7为助熔剂 ,生长了大尺寸BaBPO5单晶。进行了BaBPO5晶体的结构测定 ,结果表明该晶体属三方晶系 ,空间群 :P32 2 1,晶胞参数为a =b =0 .7132 9(10 )nm ,c =0 .70 36 8(14 )nm ,α =β =90° ,γ =1... 详细信息

本文采用顶部籽晶高温溶液法 ,以Li4P2 O7为助熔剂 ,生长了大尺寸BaBPO5单晶。进行了BaBPO5晶体的结构测定 ,结果表明该晶体属三方晶系 ,空间群 :P32 2 1,晶胞参数为a =b =0 .7132 9(10 )nm ,c =0 .70 36 8(14 )nm ,α =β =90° ,γ =12 0°,Z =3。该晶体结构中沿 [0 0 1]方向存在BO4四面体链 ,每一个硼氧四面体用它的两个顶点分别与两个PO4四面体相连组成螺旋状的链。硼氧四面体、磷氧四面体和钡氧多面体结合在一起形成一个三维网络结构。同时 ,对BaBPO5的粉末倍频效应进行了研究。

关键词： BaBP05晶体晶体结构顶部籽晶法倍频效应线性光学晶体晶体生长